FFD IM - Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG

am Füllstoff adsorbiert sind. Beide Effekte sind von der Dehnungshistorie
abhängig. Die PAYNE-Kurve mündet wie beim MULLINS-
Effekt in die jungfräuliche Kurve, wenn die vorher angelegte maximale
Dehnung überschritten wird.
Im Unterschied zum MULLINS-Effekt, bei dem reversible Füllstoff-Effekte
und irreversible Matrixeffekte auftreten, ist der ausschließlich auf
Füllstoffeffekten beruhende PAYNE-Effekt vollständig reversibel. Die
Reversibilität beim PAYNE-Effekt ist im Gegensatz zum MULLINS-Effekt
mit Energiegewinn verbunden (Füllstoff-Wechselwirkungen). Daher
kann das Füllstoffnetzwerk bei entsprechend niedriger Viskosität
der Polymermatrix relativ schnell wieder aufgebaut werden, je nach
Viskosität und Vorverformung in Zeiträumen von Stunden bis Tagen.
Abb. 3: Prinzipielle Darstellung der Füllstoffverstärkung:Mit zunehmender
Scherungsamplitude nimmt der Payne Effekt ab
Abb. 4: Unterschiedliche stark ausgeprägte Payne Effekte im Gummi
durch unterschiedlich verstärkende Ruße. Bei anschließender Zweitmessung
zeigt sich der Effekt deutlich geringer, das Füllstoffnetzwerk ist geschädigt.
Weitere Unterschiede zwischen beiden Effekten sind:
Die Art der zugrunde liegenden Prüfung: der MULLINS-Effekt misst
das Erweichen von Gummi bei quasistatischer Belastung mit großen
Spannungs- und Dehnungsamplituden, beim PAYNE-Effekt
wird in dynamischen Messungen ausgehend von kleinen Dehnungsamplituden
der Modulabfall gemessen.
Der MULLINS-Effekt tritt im Gegensatz zum PAYNE-Effekt auch bei
ungefüllten Systemen auf, allerdings weniger stark ausgeprägt
als bei füllstoffhaltigen Systemen. Polymere, die zur Dehnungskristallisation
neigen, zeigen einen ausgeprägten MULLINS-Effekt,
da die Kristallite sich hier ähnlich wie Füllstoffpartikel verhalten.
MULLINS oder PAYNE? 27